Описание и схема лабораторной установки
МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РФ
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Севастопольский государственный университет»
Морской институт
Кафедра СЭУ
Отчёт
по лабораторной работе №3
«Параллельная работа генераторов постоянного тока»
по дисциплине «Электрические машины»
Выполнил:
Ст. гр. Э/б-17-1-о
Лученко А. О.
Проверил:
Нагирняк А. А.
Севастополь
2020 г.
Цели работы
1. Закрепить знания принципа работы и устройства;
2. изучить рабочие характеристики, а также основные вопросы эксплуатации СГ.
Теоретический раздел
Устройство и принцип действия СГ
Синхронный генератор служит для преобразования механической энергии первичного двигателя в электрическую энергию переменного трехфазного тока. Устройство и принцип действия СГ показаны в упрощенном виде на рисунке 1.
Он состоит из неподвижного статора, в пазах сердечника которого уложена трехфазная обмотка переменного тока, и вращающегося ротора, на котором расположена обмотка возбуждения постоянного тока, получающая питание либо через щеточное устройство и контактные кольца, либо от возбудителя. Статор генератора по устройству не отличается от статора асинхронного двигателя. Ротор СГ может быть явнополюсным или неявнополюсным. Явнополюсный ротор применяется в тихоходных СГ (1500 об/мин), и состоит из крестовины на которой закреплены сердечники полюсов с надетыми на них катушками обмотки возбуждения (рисунок 1, а). Неявнополюсной ротор применяется в быстроходных СГ (3000 об/мин и выше) и представляет собой цилиндрическую поковку из высококачественной электротехнической стали, в которой фрезеруют продольные пазы (рисунок 1, б). В пазах укладывают распределенную обмотку возбуждения.
|
|
|
Постоянный ток, проходящий по обмотке возбуждения генератора, создает постоянное по величине магнитное поле, неподвижное относительно ротора. При вращении ротора с угловой скоростью 
это магнитное поле с такой же скоростью пересекает проводники обмотки статора, размещенные в пазах сердечника статора, и наводит в них электродвижущую силу (ЭДС). Мгновенное значение ЭДС витка в соответствии с законом электромагнитной индукции равно
[В],
где: B – индукция в месте расположения проводника, Т;
– активная длина проводника, м;
– окружная скорость магнитного поля, м/с.
Для получения трехфазных ЭДС и трехфазного переменного тока в пазах статора необходимо разместить под каждой парой полюсов ротора как минимум три витка, сдвинутых в пространстве относительно друг друга на 1/3 двойного полюсного шага 2 
, т.е.. на 120 эл. градуса.
|
|
|
Выбором профиля полюсных наконечников в явнополюсных СГ или соответствующим распределением витков обмотки возбуждения в неявнополюсных генераторах обеспечивают синусоидальное распределение магнитной индукции в воздушном зазоре. В этом случае при равномерном вращении ротора ЭДС витков статора будет синусоидальной во времени (см. рисунок 1). Поскольку фазы обмотки статора сдвинуты в пространстве на 2 /3, а время прохождения полюсами расстояния, равного 2 , соответствует одному периоду изменения ЭДС, то и во времени ЭДС этих фаз будут сдвинуты по фазе на 1/3 периода. Если теперь к зажимам обмотки статора подключить трехфазный потребитель, то в замкнутых контурах потекут переменные токи, также сдвинутые по фазе на 1/3 периода. Частота тока и ЭДС в витках обмотки статора зависит от частоты вращения магнитного поля 
и числа пар полюсов р обмотки возбуждения 
Гц.
 |
Рисунок 1 – Устройство и принцип действия синхронного генератора
В свою очередь, при наличии нагрузки генератора токи фаз обмотки статора создают свое магнитное поле Фа, вращающееся по статору в направлении вращения ротора с частотой вращения
|
|
|
то есть синхронно как с полем обмотки возбуждения, так и с самим ротором. Поэтому электрические машины такого типа называют синхронными.
Описание и схема лабораторной установки
Схема лабораторной установки для исследования эксплуатации судового синхронного генератора изображена на рисунке 2. Лабораторная установка включает в себя исследуемый СГ, смонтированный в одном корпусе с первичным двигателем (М), роль которого выполняет двигатель постоянного тока, а также комплект аппаратуры управления и контроля, электроизмерительных приборов, которые размещены на панели управления установки. Для нагрузки СГ используются реостаты, электромагнитные устройства с переменной индуктивностью и батареи конденсаторов.
Первичный двигатель постоянного тока имеет полуавтоматический пускатель с кнопочным пультом управления. Принцип действия и конструкция этого пускателя в данной работе не изучается, но его схема соединений, собранная постоянно, изображена на наборной панели установки. При желании студенты могут самостоятельно изучить порядок ее работы.
При сборке схемы надо четко определить, какая аппаратура необходима для проведения заданных экспериментов, и собирать сначала силовые цепи, а затем цепь обмотки возбуждения и параллельные цепи электроизмерительных приборов.
|
|
|
Рисунок 2 – Схема установки для исследования характеристик и вопросов эксплуатации судового СГ
Схема установки позволяет:
– производить пуск (останов) генераторного агрегата;
– подавать начальное возбуждение и регулировать напряжение СГ;
– производить прием нагрузки на СГ и снятие нагрузки;
– измерять параметры СГ – мощность, напряжение, частоту, ток нагрузки, ток возбуждения;
– изменять характер нагрузки СГ;
– снимать рабочие характеристики СГ.
Вывод:
В лабораторной работе были закреплены знания принципа работы и устройства; изучены рабочие характеристики по результатам экспериментальных исследований, а также основные вопросы эксплуатации СГ.
Контрольные вопросы:
1. Компоновка судового бесщеточного синхронного генератора с диодами в роторе;
2. Системы регулирования напряжения судовых СГ. Принцип работы, состав;
3. Что такое «реакция якоря СГ»?
4. Назовите основные составляющие технической эксплуатации судового СГ.
5. Что такое синхронный генератор.
6. В каких режимах может работать синхронная машина?
 |
1) Компоновка судового бесщеточного синхронного генератора с диодами в роторе: В – возбудитель; ОЯ – обмотка статора СГ; ОВ – обмотка возбуждения СГ
Рисунок 3 – Компоновка основных элементов БСГ с ВВ
2) Регулирование напряжения БСГ осуществляется в большинстве случаев системами АФК, включенными на обмотку возбуждения возбудителя.
3) Реакцией якоря СГ называется воздействие магнитодвижущей силы (МДС) обмотки статора (якоря) на МДС обмотки возбуждения.
4) Техническая эксплуатация судовых СГ включает в себя две составляющие:
– использование по прямому назначению в соответствии с технической инструкцией по эксплуатации завода – изготовителя;
– техническое обслуживание СГ в соответствии с руководящими документами по технической эксплуатации судового ЭО.
5) Синхронный генератор - это электрическая машина переменного тока, частота вращения ротора которой равна частоте вращения магнитного поля в воздушном зазоре.
6) Любая синхронная машина, включенная в электрическую систему, может работать в режиме генератора и двигателя. Режим работы синхронной машины определяется взаимодействием магнитных полей, создаваемых токами в обмотках статора и ротора.
Прием нагрузки на СГ (осуществляется в зависимости от режима работы: для автономного режима - включением автомата СГ; для режима параллельной работы – выполнением условий включения на параллельную работу);
Дата добавления: 2021-04-15; просмотров: 45; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!